基于Visual C++实现了Marching Cubes表面重建算法,并采用该方法对采集到的水槽中乒乓球超声图像进行了三维重建。从重建后的显示结果可以看出,本文所研究的基于不规则采样的超声图像三维可视化系统及其算法是可行的。肝肿瘤|微波消融|治疗机器人
第一章绪论论文的选题背景与意义肝脏原发和继发性肿瘤是人类最常见的恶性肿瘤之一，我国每年约有11万人死于肝癌，占全世界肝癌死亡人数的45%。目前，手术切除被认为是治疗肝癌的最有效方法。然而，大多数患者在确诊时已经属于中晚期，失去了手术治疗的指征。另外，肿瘤的大小、位置、数目、肝功能差、肝外转移等原因也为手术治疗造成了一定的难度。因此，需要一种简单、有效的方法来治疗不能和不适合手术切除的肝脏恶性肿瘤。超声引导下肝肿瘤微波消融治疗具有创伤性小、疗效确切、且可反复进行的优点;是最有前景的肝癌介入性治疗方法之一。1983年日本学者杉浦等人采用超声引导经皮注射无水乙醇来治疗肝癌，开拓了影像引导肝癌消融治疗的先河，它以创伤微小、疗效良好、简便易行、费用较低等临床意义十分显著的优势，迅速在全球得到推广普及[’]。经过20多年的发展，消融疗法已成为当前肝癌治疗的三大主要手段之一。影像学技术在消融治疗中引导肿瘤穿刺、监测、消融范围以及最终评估局部疗效等每一个环节中都起着关键的作用。目前最广泛使用的四种医学成像方法有X射线成像、核磁共振成像(MRI)、核医学成像(NMI)、超声成像(UI)。由于超声成像具有:非电离辐射、无放射性、无禁忌症、检查时间短、避免x线伤害、安全可靠而又价格低廉等特点，使超声成像成为继x射线成像之后发展最迅速、普及最快的一种医学成像技术[[2]。超声影像新技术也在促进着肝癌消融治疗的发展。消融治疗发展至今，大致经历了两个阶段。第一个阶段以乙醇等化学消融为主，化学消融由于药物在组织内的弥散范围有限和需要多次穿刺给药，仅适用于治疗小肝癌，液剂注射固有的局限性使消融治疗在这一模式内难以有更大的拓展空间。第一二个阶段是热消融疗法的崛起时代，它利用电、光、声等能源在肿瘤内制造热场来杀灭癌细胞，能量来源包括冷冻、激光、微波、射频和高强度超声聚焦，治疗途径有经皮、经腹(胸)腔镜以及开腹手术。热消融在很大程度上克服了化学消融的缺点，而且具有发展潜力，国外己有用其取代化学消融的趋势，但化学消融在创伤性、简易性和经济性方面优于热消融，不可能完全退出历史舞台。目前应用最为普遍的热消融是超声引导下经皮射频治疗和微波消融治疗。作为肝癌治疗的一种独特手段，射频和微波消融均始于1900年左右。微波消融迄今主要在日本和中国开展，在治疗过程中患者无需开刀，在局部麻醉后，医生利用超声图像导航将针型微波辐射天线经皮肤穿刺进入肿瘤中，利用微波加热将肿瘤消融达到治疗效果，近年来通过改进电极针和消融条件，早期肝癌微波消融的完全消融率可达80%}-94%}1,3,5年生存率分别为83%-}-95%,43%-V73%,33%-r70%。作为肝癌治疗首选的外科手术能够完全清除肿瘤，治疗早期肝癌的5年生存率为50%-70%，这意味着消融治疗清除肿瘤的彻底程度虽然不如手术切除或肝移植，但长期生存率则达到可与其相媲美的水平。肝癌病人治疗后死亡的主要原因是肝脏功能不全或肿瘤复发，消融治疗凭借其微创和简便的长处，较之外科手术能够有效地保护肝功能和便于重复施行，从而获得较好的远期疗效。尽管超声引导下微波消融治疗早期肝癌已经取得了较满意的临床疗效，但是该方法仍然存在着一定的局限性:一、超声成像提供给医生的只是肝脏某一个断面的二维图像，医生必须根据自己的经验对多幅二维图像在大脑中进行合成以理解其三维解剖结构，这一过程需要长时间的训练和相当的熟练程度，对医生提出了很高的要求。二、二维图像提供给医生的视野有限，难以准确了解肿瘤空间位置和形状信息，使得微波天线很难准确放置，容易造成部分癌细胞未死亡或部分正常细胞死亡，从而影响肿瘤消融的治疗效果。三、微波天线消融引导支架固定在超声探头上，限制了进针方向。为了克服二维超声影像引导在微波消融治疗中的不足，人们提出了利用三维超声影像引导进行微波消融治疗。三维超声影像引导具有如下明显的优势:一、图像显示直观。医生可以从任意角度看到脏器的切面或整体，这将有助于医生更全面的了解病情，对提高诊断疾病的准确性有重要价值。二、在医学教学和手术规划方面有广泛的应用。通过人机交互的方式人们司一以从不同的角度观察脏器的解剖结构与疾病状况并在计算机上研究手术规划、完成模拟手术等。同时三维超声成像也为医学教学提供了极好的手段和方法。三、可以缩短医生诊断需要的时间。二维诊断中，医生需要长时间检查肝脏器官
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